RU2185476C1

RU2185476C1 - Sheet-pile wall

Info

Publication number: RU2185476C1
Application number: RU2001111936/13A
Authority: RU
Inventors: В.В. Гончаров
Original assignee: Гончаров Виктор Викторович
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2002-07-20

Abstract

FIELD: water-development works, applicable for construction of sea-walls of wharfs and embankments with the use of steel tubular piles, as well as for erection of relieving walls of various purpose. SUBSTANCE: sheet-pile wall has piles with sheet-pile bulges and sheet-pile cut-offs rigidly secured on their surfaces, each of them is made of two profiled members positioned in a spaced relation to one another and joined to the other stiffening rib with formation of a keyway for placement of the pile bulge in it. The sheet-pile cut-offs are combined in pairs in closing rod-shaped members having two longitudinal keyways each and installed in the wall between the piles. Each closing rod-shaped member has a cross-section area that is considerably smaller than the cross-section area of the pile, and is welded of two channels, whose flanges face each other and are located in a spaced relation to each other, and has at least one stiffening rib placed between the channels. The closing member may have two stiffening ribs, which are made in gaps between the channel flanges. EFFECT: reduced specific quantity of metal per structure and complication of erection of the sheet-pile wall at the required stiffness of the closing cut-offs and prevention of opening of the sheet-pile cut-offs, as well reduced labour content and accelerated manufacture of tubular piles. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и предназначено для строительства стенок морских и речных причалов и набережных с использованием стальных трубчатых свай, а также для возведения подпорных стенок различного назначения. The invention relates to hydraulic structures and is intended for the construction of the walls of sea and river moorings and embankments using steel tubular piles, as well as for the construction of retaining walls for various purposes.

Известна шпунтовая стенка, состоящая из забитых в грунт трубчатых свай и замыкающих соединительных элементов, размещенных между сваями. На наружной поверхности каждой сваи приварены по два элемента шпунтового соединения охватывающего типа, т.е. по два замка. Каждый замок выполнен из двух уголковых профилей, одни стенки которых приварены к свае, а другие обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазора между ними. Внутренние полости между уголковыми профилями являются шпунтовыми пазами замкового соединения. Замыкающие соединительные элементы выполнены в виде двутавров в поперечном сечении. Полки каждого из двутавров выполняют роль охватываемых элементов шпунтового соединения, т.е. шпунтовых выступов, и размещены в шпунтовых пазах двух смежных свай, благодаря чему соединительные элементы и сваи соединены между собой "в замок" (JP 52-49887 А, 20.12.77). A sheet pile wall is known consisting of tubular piles driven into the ground and trailing connecting elements placed between piles. On the outer surface of each pile, two elements of the female tongue and groove joint are welded, i.e. two locks each. Each lock is made of two corner profiles, some of the walls of which are welded to the pile, and the others face each other and are located with the formation of a gap between them. The internal cavities between the corner profiles are the tongue and grooves of the castle connection. The closing connecting elements are made in the form of I-beams in cross section. The shelves of each of the I-beams act as covered elements of the tongue and groove joint, i.e. tongue-and-groove protrusions, and are placed in the tongue-and-grooves of two adjacent piles, due to which the connecting elements and piles are interconnected "into the lock" (JP 52-49887 A, 12.20.77).

Недостатком вышеописанной известной шпунтовой стенки является то, что при забивке свай возможно раскрытие замков, имеющих относительно слабое сечение по сравнению с жесткой трубчатой сваей, что приведет в дальнейшем к снижению грунтонепроницаемости стенки и размыву грунта застенного пространства. Кроме того, приваривание шпунтовых замков к трубчатой свае, наиболее материалоемкой и тяжелой части шпунтовой стенки, процесс достаточно трудоемкий и требующий использования кранов большой грузоподъемности, что приводит к удорожанию сооружения. A disadvantage of the above-described known sheet pile wall is that when driving piles, it is possible to open locks having a relatively weak cross section compared to a rigid tubular pile, which will further lead to a decrease in soil impermeability of the wall and erosion of the ground of the stalled space. In addition, welding tongue-and-groove locks to a tubular pile, the most material-intensive and heavy part of the tongue and groove wall, the process is quite time-consuming and requires the use of heavy-duty cranes, which leads to higher cost of the structure.

Еще один недостаток данной известной шпунтовой стенки заключается в относительно невысокой жесткости замыкающих соединительных элементов, вследствие чего для увеличения несущей способности шпунтовой стенки необходимо уменьшать расстояние между центрами свай в стенке, что неизбежно ведет к повышению металлоемкости шпунтовой стенки. Another disadvantage of this known sheet pile wall is the relatively low rigidity of the locking connecting elements, so that to increase the bearing capacity of the sheet pile wall, it is necessary to reduce the distance between the centers of piles in the wall, which inevitably leads to an increase in the metal content of the sheet pile wall.

Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является шпунтовая стенка, преимущественно причала или набережной, содержащая сваи с жестко закрепленными на их наружных поверхностях шпунтовыми выступами и сварные шпунтовые замки, каждый из которых выполнен из двух профильных элементов, расположенных с зазором между ними и соединенных один с другим ребром жесткости с образованием шпунтового паза для размещения в нем шпунтового выступа сваи (RU 2081238 С1, 10.06.97). The closest analogue of the proposed technical solution is a sheet pile wall, mainly of a berth or embankment, containing piles with sheet pile protrusions rigidly fixed on their outer surfaces and welded sheet pile locks, each of which is made of two profile elements located with a gap between them and connected to one another a stiffener with the formation of a tongue-and-groove groove for placement of a tongue-and-groove protrusion of a pile in it (RU 2081238 C1, 10.06.97).

В этой известной шпунтовой стенке между сваями с закрепленными на них шпунтовыми выступами размещены сваи, на каждой из которых приварены по два шпунтовых замка для шпунтовых выступов двух смежных с ней свай. Каждый шпунтовый замок также, как и в предыдущей известной шпунтовой стенке, выполнен из двух уголковых профилей, одни стенки которых приварены к свае, а другие обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазора между ними. Однако в данном случае шпунтовые замки имеют ребра жесткости, которые приварены к профильным элементам, т.е. уголковым профилям, и соединяют их. При забивке свай с закрепленными на них двумя шпунтовыми замками ребра жесткости придают замкам дополнительную жесткость и не допускают раскрытия замков. Чередование в стенке свай со шпунтовыми выступами и свай со шпунтовыми замками в значительной мере по сравнению с предыдущей шпунтовой стенкой уменьшает ее недостатки, связанные с длительностью, трудоемкостью и высокой стоимостью работ по привариванию шпунтовых замков к тяжелым сваям, однако полностью не устраняет их. In this known sheet piling wall between piles with sheet piles mounted on them, piles are placed, on each of which two sheet pins are welded for sheet piles of two piles adjacent to it. Each sheet pile lock, as in the previous known sheet pile wall, is made of two corner profiles, some walls of which are welded to the pile, while others face each other and are located with the formation of a gap between them. However, in this case, the tongue-and-groove locks have stiffeners that are welded to the profile elements, i.e. corner profiles, and connect them. When driving piles with two tongue-and-groove locks fixed to them, stiffeners give the locks additional rigidity and do not allow the locks to open. The alternation in the wall of piles with tongue-and-groove protrusions and piles with tongue-and-groove locks significantly compared with the previous tongue-and-groove wall reduces its disadvantages associated with the duration, laboriousness and high cost of welding tongue-and-groove locks to heavy piles, but does not completely eliminate them.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции шпунтовой стенки, не имеющей указанных недостатков, т.е. шпунтовой стенки, технологичной как при изготовлении ее составляющих частей, так и при ее возведении, обладающей высокой несущей способностью при относительно низкой материалоемкости, а также необходимой грунтонепроницаемостью. An object of the present invention is to provide a sheet pile wall structure that does not have these drawbacks, i.e. sheet pile wall, which is technologically advanced both in the manufacture of its constituent parts and in its erection, which has high load-bearing capacity with relatively low material consumption, as well as the necessary soil impermeability.

Технический результат, ожидаемый от использования предлагаемого изобретения, - уменьшение материалоемкости и сложности возведения шпунтовой стенки при обеспечении необходимой жесткости замыкающих элементов и исключении раскрытия шпунтовых замков, а также снижение трудоемкости и ускорение изготовления трубчатых свай. The technical result expected from the use of the present invention is to reduce the material consumption and complexity of erecting a sheet pile wall while providing the necessary rigidity of the locking elements and the exclusion of the opening of sheet piling locks, as well as reducing the complexity and accelerating the manufacture of tubular piles.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в шпунтовой стенке, преимущественно причала или набережной, содержащей сваи с жестко закрепленными на их наружных поверхностях шпунтовыми выступами и сварные шпунтовые замки, каждый из которых выполнен из двух профильных элементов, расположенных с зазором между ними и соединенных один с другим ребром жесткости с образованием шпунтового паза для размещения в нем шпунтового выступа сваи, согласно изобретению шпунтовые замки попарно объединены в замыкающие стержнеобразные элементы, имеющие по два продольных шпунтовых паза, которые установлены в стенке между сваями, причем каждый замыкающий стержнеобразный элемент имеет площадь поперечного сечения, существенно меньшую площади поперечного сечения сваи, и выполнен сварным из двух швеллеров, полки которых обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазоров между ними, и по меньшей мере одного ребра жесткости, размещенного между швеллерами. The solution to this problem is achieved by the fact that in a sheet pile wall, mainly a berth or embankment, containing piles with sheet pins rigidly fixed on their outer surfaces and welded sheet pins, each of which is made of two profile elements located with a gap between them and connected to one according to the invention, the tongue-and-groove locks are pairwise combined into locking rod-shaped elements having two longitudinal tongue-and-groove grooves that are installed in the wall between the piles, each closing rod-shaped element having a cross-sectional area substantially smaller than the cross-sectional area of the piles, and is made welded from two channels, the shelves of which are facing towards each other and are located with the formation of gaps between them, and at least one stiffener placed between the channels.

Замыкающий стержнеобразный элемент может иметь два ребра жесткости, которые выполнены в виде двух труб с прорезями, обращенными к зазорам между полками швеллеров. The trailing rod-shaped element may have two stiffeners, which are made in the form of two pipes with slots facing the gaps between the channel shelves.

Благодаря тому что ко всем сваям приварены только шпунтовые выступы, шпунтовые замки попарно объединены в замыкающие стержнеобразные элементы, имеющие по два продольных шпунтовых паза, которые установлены в стенке между сваями, значительно сокращается объем сварочных работ при изготовлении сваи и, следовательно, время использования крана большой грузоподъемности, существенно снижаются затраты. Due to the fact that only tongue-and-groove projections are welded to all piles, the tongue-and-groove locks are pairwise combined into closing rod-shaped elements having two longitudinal tongue-and-groove grooves that are installed in the wall between the piles, the amount of welding work during the manufacture of piles is significantly reduced and, therefore, the time of using the crane is large lifting capacity, significantly reduced costs.

Поскольку на свае нет замков, то отсутствует опасность их деформирования при забивке свай и, следовательно, нарушения грунтонепроницаемости шпунтовой стенки. Не нужно также ориентировать тяжелые сваи в пространстве для обеспечения попарного соединения шпунтовых замков и выступов. Since there are no locks on the pile, there is no danger of their deformation when driving piles and, consequently, violation of the soil-tightness of the sheet pile wall. It is also not necessary to orient heavy piles in space to provide pairwise connection of tongue and groove locks.

При возведении стенки в шпунтовых пазах замыкающего стержнеобразного элемента размещаются шпунтовые выступы смежных с ним свай, что дает возможность устанавливать замыкающие стержнеобразные элементы после погружения свай, компенсируя за счет замыкающих элементов некоторые погрешности расположения свай относительно осевой линии шпунтовой стенки. When a wall is erected, the tongue-and-groove projections of adjacent piles are placed in the grooves of the locking rod-like element, which makes it possible to install the locking rod-shaped elements after the piles are immersed, compensating for some errors in the arrangement of the piles relative to the axial line of the sheet pile due to the locking elements.

В связи с тем, что каждый замыкающий стержнеобразный элемент имеет площадь поперечного сечения, существенно меньшую площади поперечного сечения сваи, значительно снижаются требуемые для погружения замыкающих стержнеобразных элементов усилия и соответственно уменьшаются действующие при этом нагрузки на шпунтовые замки, т.е. понижается опасность раскрытия замков. Due to the fact that each locking rod-shaped element has a cross-sectional area substantially less than the cross-sectional area of the pile, the forces required for immersion of the locking rod-shaped elements are significantly reduced and, accordingly, the loads on the tongue-and-groove locks, i.e. the risk of opening locks is reduced.

Выполнение замыкающего стержнеобразного элемента сварным из двух швеллеров, полки которых обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазоров между ними, и по меньшей мере одного ребра жесткости, размещенного между швеллерами, обеспечивает образование сдвоенного шпунтового замка коробчатой формы в поперечном сечении, за счет жесткости которой и жесткости швеллеров повышается жесткость шпунтовых замков на раскрытие при забивке замыкающего элемента, что позволяет увеличить расстояния между центрами свай в шпунтовой стенке и снизить ее металлоемкость. The implementation of the closing rod-shaped element welded from two channels, the shelves of which are facing towards each other and are located with the formation of gaps between them, and at least one stiffener located between the channels, provides the formation of a double tongue-and-groove box-shaped lock in cross section, due to the rigidity of which and rigidity of channels, the rigidity of tongue-and-groove locks increases when the locking element is driven in, which allows increasing the distance between the centers of piles in the tongue and groove nke and reduce its metal.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен общий вид шпунтовой стенки, поперечный разрез;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - узел Б на фиг.2;
на фиг. 4 - вариант выполнения замыкающего стержнеобразного элемента с ребрами жесткости в виде двух труб с прорезями.The invention is illustrated by drawings, where:
figure 1 shows a General view of the sheet pile wall, a cross section;
figure 2 is a section aa in figure 1;
figure 3 - node B in figure 2;
in FIG. 4 - an embodiment of a locking rod-like element with stiffeners in the form of two pipes with slots.

Шпунтовая стенка, преимущественно причала или набережной, содержит заанкеренные трубчатые шпунтовые сваи 1 и установленные между ними замыкающие стержнеобразные элементы 2. The tongue and groove wall, mainly of the berth or embankment, contains anchored tubular tongue-and-groove piles 1 and locking rod-like elements 2 installed between them.

На наружной поверхности каждой сваи 1 жестко закреплены, в данном случае приварены по два шпунтовых выступа 3, имеющих Т-образную или грушевидную форму в поперечном сечении. On the outer surface of each pile 1 is rigidly fixed, in this case, two tongue-and-groove protrusions 3 are welded, having a T-shaped or pear-shaped in cross section.

Для соединения частей шпунтовой стенки использованы сварные шпунтовые замки 4, каждый из которых выполнен из двух профильных элементов, в данном случае половин швеллеров 5, расположенных с зазором между ними и соединенных один с другим ребром жесткости 6 с образованием шпунтового паза 7 для размещения в нем шпунтового выступа 3 сваи 1. Шпунтовые замки 4 попарно объединены в замыкающие продолговатые стержнеобразные элементы 2, имеющие по два продольных шпунтовых паза 7. To connect the parts of the tongue wall, welded tongue-and-groove locks 4 are used, each of which is made of two profile elements, in this case, half of the channels 5 located with a gap between them and connected to one another by a stiffener 6 with the formation of a tongue groove 7 for placement of the tongue and groove in it ledges 3 piles 1. The tongue-and-groove locks 4 are combined in pairs into closing oblong rod-shaped elements 2 having two longitudinal tongue-and-groove grooves 7.

Каждый замыкающий стержнеобразный элемент 2 имеет площадь поперечного сечения, существенно меньшую площади поперечного сечения сваи 1, и выполнен сварным из двух швеллеров 5, полки которых обращены навстречу друг другу и расположены с образованием зазоров 8 между ними, и по меньшей мере одного ребра жесткости 6, размещенного между швеллерами 5. Для обеспечения необходимой жесткости замыкающего элемента 2 и обоих его шпунтовых замков 4 достаточно соединения швеллеров 5 для совместной работы одним или двумя ребрами жесткости 6. Зазоры 8 между полками швеллеров 5 предназначены для пропуска в шпунтовые пазы 7 замыкающего элемента 2 шпунтовых выступов 3 смежных с ним свай 1. Each locking rod-shaped element 2 has a cross-sectional area substantially smaller than the cross-sectional area of the pile 1, and is made welded from two channels 5, the shelves of which are facing towards each other and are located with the formation of gaps 8 between them, and at least one stiffener 6, placed between the channels 5. To ensure the necessary rigidity of the locking element 2 and both of its tongue-and-groove locks 4, it is sufficient to connect the channels 5 for joint operation with one or two stiffeners 6. The gaps 8 between channels of channels 5 are intended for passing into the tongue grooves 7 of the locking element 2 of the tongue-and-groove projections 3 of piles 1 adjacent to it.

Ребра жесткости 6 вварены во внутреннее пространство между швеллерами 5 и образуют в замыкающем элементе 2 продольные шпунтовые пазы 7, обращенные в противоположные стороны и имеющие оси, лежащие в одной продольной плоскости и преимущественно на одной линии, совпадающей с осью шпунтовой стенки и проходящей приблизительно по середине зазора 8. Stiffening ribs 6 are welded into the inner space between the channels 5 and form longitudinal tongue grooves 7 in the locking element 2, facing in opposite directions and having axes lying in the same longitudinal plane and mainly on one line coinciding with the axis of the tongue wall and passing approximately in the middle clearance 8.

Оптимально выбранные зазоры 8 между полками швеллеров 5 и расстояния между ребрами жесткости 6 обеспечивают достаточную жесткость замыкающего элемента 2, исключающую возможность раскрытия полок швеллеров 5 при его забивке. Тем самым гарантируется грунтонепроницаемость шпунтовой стенки и исключается вымывание грунта из застенного пространства. The optimally selected gaps 8 between the shelves of the channels 5 and the distance between the stiffeners 6 provide sufficient rigidity of the closing element 2, which excludes the possibility of opening the shelves of the channels 5 when it is clogged. This guarantees the soil tightness of the tongue and groove wall and eliminates the leaching of soil from the stalled space.

Замыкающий стержнеобразный элемент 2 может иметь два ребра жесткости (см. фиг.4), которые выполнены в виде двух труб 9 с прорезями 10, обращенными к зазорам 8 между полками швеллеров 5. В этом случае во внутреннюю полость замыкающего элемента 2 между швеллерами 5 вваривают две трубы 9. После приварки труб 9 в них выполняют прорези 10, совпадающие с зазорами 8 между полками швеллеров 5. В результате в замыкающем элементе 2 образуются два цилиндрических продольных шпунтовых паза 11, которые обращены в противоположные стороны и имеют оси, лежащие в одной продольной плоскости. The closing rod-shaped element 2 can have two stiffening ribs (see Fig. 4), which are made in the form of two pipes 9 with slots 10 facing the gaps 8 between the channels of the channels 5. In this case, they are welded into the internal cavity of the closing element 2 between the channels 5 two pipes 9. After welding the pipes 9, slots 10 are made in them, coinciding with the gaps 8 between the shelves of the channels 5. As a result, two cylindrical longitudinal tongue grooves 11 are formed in the closing element 2, which are turned in opposite directions and have axes lying in one longitudinal plane.

При изготовлении элементов данной шпунтовой стенки целесообразно создать два отдельных потока. In the manufacture of the elements of this sheet pile wall, it is advisable to create two separate threads.

Шпунтовые трубчатые сваи 1, учитывая их значительный вес, изготавливают на мощных стендах в цехах, оборудованных кранами достаточной грузоподъемности. Шпунтовый выступ 3 Т- образного или грушевидного поперечного сечения приваривается к трубчатой свае 1 двухсторонним сварным швом с помощью сварочного автомата за один проход, в то время как приварка шпунтового замка к свае в техническом решении, указанном выше в качестве наиболее близкого аналога (прототипа), требует по меньшей мере двух проходов. Tongue-and-groove sheet piles 1, taking into account their considerable weight, are manufactured on powerful stands in workshops equipped with cranes of sufficient carrying capacity. A tongue-and-groove protrusion 3 of a T-shaped or pear-shaped cross-section is welded to the tubular pile 1 with a double-sided weld using a welding machine in one pass, while welding the tongue-and-groove lock to the pile in the technical solution indicated above as the closest analogue (prototype), requires at least two passes.

Сварные замыкающие элементы 2, имеющие значительно меньший чем сваи вес и габаритные размеры, изготавливают на небольших стендах, оборудованных талрепами. Welded closing elements 2, having significantly less weight and overall dimensions than piles, are made on small stands equipped with turnbuckles.

Замыкающий элемент по настоящему изобретению представляет собой жесткую, коробчатую в поперечном сечении конструкцию, являющуюся сдвоенным шпунтовым замком стержнеобразной формы. Благодаря его жесткости расстояния между центрами смежных шпунтовых свай могут быть увеличены без снижения несущей способности шпунтовой стенки. The locking element of the present invention is a rigid, box-shaped cross-sectional structure, which is a double tongue-and-groove lock of a rod-like shape. Due to its rigidity, the distances between the centers of adjacent sheet piles can be increased without reducing the bearing capacity of the sheet piling.

Возведение шпунтовой стенки по настоящему изобретению осуществляется путем последовательной забивки шпунтовых трубчатых свай и замыкающих стержнеобразных элементов с применением того или иного сваебойного оборудования. The construction of the sheet pile wall of the present invention is carried out by sequentially driving sheet pile tubular piles and trailing rod-shaped elements using one or another piling equipment.

Возможен набор шпунтовой стенки в направляющих с последующим погружением в грунт набранных элементов стенки методом "челнока", при котором за один проход погружают сваи более мощным сваебойным оборудованием, а в следующий проход осуществляют погружение замыкающих элементов другим сваебойным оборудованием. Такая технология сокращает сроки строительства и обеспечивает более высокое качество забивки шпунтовой стенки. It is possible to set the sheet pile wall in the guides with the subsequent immersion of the collected wall elements into the ground using the “shuttle” method, in which the piles are immersed with more powerful piling equipment in one pass, and the closing elements are immersed in the next pass with other piling equipment. This technology shortens the construction time and provides higher quality sheet pile wall driving.

Предложенная шпунтовая стенка высоко технологична как при изготовлении ее элементов, так и при возведении, что позволяет снизить затраты на ее сооружение. Она обладает высокой несущей способностью при пониженной по сравнению с прототипом материалоемкостью за счет увеличения расстояния между центрами свай в стенке и использования замыкающего элемента вышеописанной конструкции, а также имеет высокую грунтонепроницаемость. The proposed sheet pile wall is highly technological both in the manufacture of its elements and in the construction, which reduces the cost of its construction. It has a high bearing capacity with reduced material consumption compared to the prototype due to an increase in the distance between the centers of piles in the wall and the use of a locking element of the above construction, and also has high soil impermeability.

Claims

1. A tongue-and-groove wall, mainly of a berth or embankment, containing piles with tongue-and-groove rigidly fixed on their outer surfaces and welded tongue-and-groove locks, each of which is made of two profile elements located with a gap between them and connected to one another with a stiffening rib to form a tongue and groove a groove for accommodating the tongue-and-groove protrusion of the pile in it, characterized in that the tongue-and-groove locks are pairwise combined into locking rod-shaped elements having two longitudinal tongue-and-groove grooves, which oval in the wall between the piles, and each locking rod-shaped element has a cross-sectional area significantly smaller than the cross-sectional area of the piles, and is made welded from two channels, the shelves of which are facing each other and are located with the formation of gaps between them, and at least one rib stiffness placed between the channels.

2. The wall according to claim 1, characterized in that the trailing rod-shaped element has two stiffeners, which are made in the form of two pipes with slots facing the gaps between the channel shelves.